KR101649383B1

KR101649383B1 - Ink level detection system for use in a printer

Info

Publication number: KR101649383B1
Application number: KR1020110020002A
Authority: KR
Inventors: 미르자 사바노빅; 마리 이 오텀
Original assignee: 제록스 코포레이션
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2016-08-19
Also published as: JP2011185931A; US20110221802A1; US8562091B2; JP5702629B2; KR20110102195A; CN102205726B; CN102205726A

Abstract

본 발명은, 잉크 저장소 내에서 열적으로 노출되어 잉크 저장소 내로 열을 소산할 수 있는 전기 전도체와 함께 프린터의 잉크 저장소 내에 위치되는 서미스터; 수신되는 제어 신호의 응답으로 열적으로 노출된 전기 전도체를 통해 서미스터에 전압을 커플링하도록 되어 있는 스위치; 서미스터를 통한 전압에 커플링된 하나의 입력부 및 임계 전압에 커플링된 다른 입력부를 갖고, 스위치에서 수신되는 제어 신호를 생성하는 비교기; 및 비교기에 커플링된 디지털 제어기를 포함하는 프린터용 잉크 레벨 검출 시스템으로서, 상기 디지털 제어기는, 소정의 시간 동안 서미스터 및 열적으로 노출된 전기 전도체로부터의 열의 소산에 해당하는 파라미터를 측정하고 측정된 파라미터를 잉크 저장소 내 잉크 레벨에 해당하는 소정의 값에 상호관련시켜, 열적으로 노출된 전기 전도체 및 서미스터의 길이를 따라 연속적으로 잉크 레벨의 위치를 검출하도록 되어 있는 프린터용 잉크 레벨 검출 시스템을 제공한다.The present invention provides a thermistor comprising: a thermistor positioned within an ink reservoir of a printer with an electrical conductor thermally exposed in the reservoir to dissipate heat into the reservoir; A switch adapted to couple a voltage to the thermistor through the thermally exposed electrical conductor in response to the received control signal; A comparator having one input coupled to the voltage through the thermistor and the other input coupled to the threshold voltage and generating a control signal received at the switch; And a digital controller coupled to the comparator, wherein the digital controller measures a parameter corresponding to the dissipation of heat from the thermistor and the thermally exposed electrical conductor for a predetermined time, To the predetermined value corresponding to the ink level in the ink reservoir so as to continuously detect the position of the ink level along the length of the thermally exposed electrical conductor and the thermistor.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an ink level detection system for a printer,

이하에서 기술하는 장치 및 방법은 프린터에 남아 있는 잉크의 레벨을 검출하는 것에 관한 것이고, 더 구체적으로는 프린트 헤드 저장소 내 잉크의 레벨을 검출하기 위해 서미스터 (thermistor) 를 이용하는 것에 관한 것이다.The apparatus and method described below are directed to detecting the level of ink remaining in the printer, and more particularly to using a thermistor to detect the level of ink in the printhead reservoir.

상변화를 포함하는 잉크젯 프린터 또는 고체 잉크 프린터는 더 큰 주 잉크 저장소에 유체 연결된 비교적 작은 잉크 저장소를 갖는 프린터 헤드를 포함할 수 있다. 각각의 주 잉크 저장소는 다량의 액체 잉크를 수납한다. 프린터는 주 저장소 내 잉크의 일부를 프린트 헤드 저장소에 투여하는 회로소자 (circuitry) 를 포함한다. 2단계 저장소 시스템은 프린트 헤드의 질량을 감소시키고, 이로써 에너지를 절약하고 인쇄 속도를 증가시킨다. 부가적으로, 고체 잉크를 이용하는 시스템이 유리한데, 프린트 헤드에서의 작은 잉크 저장소로 인해, 매 인쇄 작업마다 주 저장소의 고체 잉크의 전체 공급에 표준 열적 제어를 연속적으로 적용할 필요가 회피되기 때문이다. 그러나, 2단계 저장소 시스템의 경우, 프린터에 있어 프린트 헤드 저장소 내 잉크량이 면밀히 모니터링되어야 하는데, 만약 이미지화 (imaging) 프로세스 동안 프린트 헤드로 인해 저장소가 완전히 소진된다면, 원하는 이미지가 적절히 형성되지 않기 때문이다. 이러한 모니터링은 열효율에 대해 저장소 용량이 작은 단일 저장소 시스템의 경우에도 또한 요구된다.An ink jet printer or solid ink printer that includes a phase change may include a printer head having a relatively small ink reservoir fluidly connected to a larger main ink reservoir. Each main ink reservoir contains a large amount of liquid ink. The printer includes circuitry to administer a portion of the ink in the main reservoir to the printhead reservoir. A two-stage storage system reduces the mass of the printhead, thereby saving energy and increasing print speed. In addition, a system using solid ink is advantageous because of the small ink reservoir in the printhead, the need to continuously apply standard thermal control to the entire supply of solid ink in the main reservoir for every print job is avoided . However, in the case of a two-stage storage system, the amount of ink in the printhead reservoir in the printer must be closely monitored because if the reservoir is completely exhausted by the printhead during the imaging process, the desired image is not properly formed. This monitoring is also required for single storage systems with low storage capacity for thermal efficiency.

프린트 헤드 저장소 내 잉크의 공급을 모니터링하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 한 방법은 프린트 헤드 노즐에 의해 배출되는 잉크 액적의 개수를 카운트한다. 잉크 액적 카운팅은 이론적 잉크 체적 추적 (tracking) 에 잘 맞고, 프린터의 전자 제어기에 연속 가변 잉크 레벨 신호를 제공하지만, 시스템은 프린트 헤드 내 잉크의 실제 레벨의 실시간 모니터링을 제공하지 않고, 반복되는 인쇄에 따라 점차 부정확해질 수 있다. 다른 방법은 프린트 헤드 저장소에 침지된 한 쌍의 전극을 이용한다. 회로소자가 잉크의 전기 저항을 모니터링하고, 잉크 레벨이 변하면, 전극을 통해 측정되는 저항도 변한다. 잉크 저항 모니터링은 프린터가 일정한 측정가능 전도성을 갖는 잉크를 이용할 때에만 잘 맞는다. 저장소 체적에 대한 최적의 제어는, 저장소에 존재하는 잉크 체적을 정확히 결정할 수 없다는 점과, 인쇄 및 잉크 보충 동안 잉크 체적 변화를 정확히 정량화할 수 없다는 점이 문제된다. 동시 인쇄 및 보충 동안 잉크 체적 변화를 확인하는 것이 특히 어렵다. 그러므로, 잉크 레벨 감지 분야의 개선이 바람직하다.There are various methods for monitoring the supply of ink in the printhead reservoir. One method counts the number of ink droplets ejected by the printhead nozzles. While ink droplet counting is well suited to theoretical ink volume tracking and provides continuous variable ink level signals to the printer's electronic controller, the system does not provide real-time monitoring of the actual level of ink in the printheads, It can gradually become inaccurate. Another method utilizes a pair of electrodes immersed in the printhead reservoir. The circuit element monitors the electrical resistance of the ink, and when the ink level changes, the resistance measured through the electrode also changes. Ink resistance monitoring only works well when the printer uses inks with a certain measurable conductivity. Optimal control over the reservoir volume is problematic in that it can not accurately determine the volume of ink present in the reservoir and it is unable to accurately quantify changes in ink volume during printing and ink replenishment. It is particularly difficult to identify ink volume changes during simultaneous printing and replenishment. Therefore, improvement of the ink level sensing field is desirable.

서미스터로부터 연장되고 서미스터를 프린트 헤드 저장소 내에 위치시키는 전기 전도체를 갖는 서미스터에 의해 소산 (dissipate) 되는 전력 (power) 을 모니터링함으로써 프린트 헤드 저장소 내 잉크를 검출하는 프린터에서 시스템이 실행될 수 있다. 잉크 레벨 검출 시스템은 프린트 헤드 저장소 내 잉크 레벨의 검출을 용이하게 하는 방법을 이용할 수 있다. 잉크 레벨 검출 시스템은, 잉크 저장소 내에서 열적으로 노출되어 잉크 저장소 내로 열을 소산할 수 있는 전기 전도체와 함께 프린터의 잉크 저장소 내에 위치되는 서미스터; 수신되는 제어 신호의 응답으로 열적으로 노출된 전기 전도체를 통해 서미스터에 전압을 커플링하도록 되어 있는 스위치; 서미스터를 통한 전압에 커플링된 하나의 입력부 및 임계 전압에 커플링된 다른 입력부를 갖고, 스위치에 의해서 수신되는 제어 신호를 생성하는 비교기; 및 비교기에 커플링된 디지털 제어기를 포함하고, 상기 디지털 제어기는, 소정의 시간 동안 서미스터 및 열적으로 노출된 전기 전도체로부터의 열의 소산에 해당하는 파라미터를 측정하고 측정된 파라미터를 잉크 저장소 내 잉크 레벨에 해당하는 소정의 값에 상호관련시켜, 열적으로 노출된 전기 전도체 및 서미스터의 길이를 따라 연속적으로 잉크 레벨의 위치를 검출하도록 되어 있다.The system can be run in a printer that detects ink in the printhead reservoir by monitoring the power dissipated by a thermistor having an electrical conductor extending from the thermistor and having a thermistor in the printhead reservoir. The ink level detection system may utilize a method that facilitates the detection of the ink level in the print head reservoir. An ink level detection system includes a thermistor positioned within an ink reservoir of the printer with an electrical conductor that is thermally exposed in the reservoir to dissipate heat into the reservoir; A switch adapted to couple a voltage to the thermistor through the thermally exposed electrical conductor in response to the received control signal; A comparator having one input coupled to the voltage through the thermistor and the other input coupled to the threshold voltage and generating a control signal received by the switch; And a digital controller coupled to the comparator, wherein the digital controller measures parameters corresponding to dissipation of heat from the thermistor and the thermally exposed electrical conductor for a predetermined period of time and measures the measured parameters at an ink level in the ink reservoir The position of the ink level is continuously detected along the length of the thermally exposed electrical conductor and the thermistor in correlation with the corresponding predetermined value.

빈 상태로부터 완충 (full) 상태까지의 범위를 따라 연속적으로 열전도성 유체 레벨을 모니터링할 수 있기 위해, 서미스터 프로브가 개발되었다. 서미스터 프로브는 프로브 보디, 프로브 보디로부터 연장된 전기 전도체, 및 전기 전도체에 전기적으로 연결된 서미스터를 포함하고, 전기 전도체 및 서미스터의 적어도 일부가 위치된 저장소 내로 서미스터 및 전기 전도체가 열을 소산할 수 있도록, 전기 전도체 및 서미스터가 프로브 보디의 외부에 위치된다.Thermistor probes have been developed in order to be able to continuously monitor thermoconductive fluid levels over a range from empty to full. The thermistor probe includes a probe body, an electrical conductor extending from the probe body, and a thermistor electrically coupled to the electrical conductor, wherein the thermistor is configured to dissipate heat to the thermistor and the electrical conductor into a reservoir in which at least a portion of the electrical conductor and thermistor is located, An electrical conductor and a thermistor are located outside the probe body.

도 1 은 서미스터 프로브의 사시도이다.
도 2 는 4 개의 잉크 저장소를 갖는 프린트 헤드를 보여주는 도면으로서, 각 잉크 저장소는 도 1 의 서미스터 프로브를 갖는다.
도 3 은 서미스터 프로브의 대안적인 실시형태를 보여주는 도면이다.
도 4 는 잉크 저장소 내 잉크 레벨을 검출하기 위한 회로의 개략도이다.
도 5 는 임계 전압을 생성하기 위한 회로의 개략도이다.
도 6 은 잉크 레벨 검출 시스템을 실행하는 회로가 서미스터를 임계 온도까지 어떻게 가열하는지를 보여주는 플로우차트이다.
도 7 은 전기 전도체 및 서미스터의 길이를 따라 연속적으로 잉크 저장소 내 잉크 레벨을 검출하는 방법을 보여주는 플로우차트이다.1 is a perspective view of a thermistor probe.
Figure 2 shows a printhead having four ink reservoirs, each ink reservoir having the thermistor probe of Figure 1;
Figure 3 is an illustration showing an alternative embodiment of a thermistor probe.
4 is a schematic diagram of a circuit for detecting ink level in an ink reservoir.
5 is a schematic diagram of a circuit for generating a threshold voltage.
6 is a flow chart showing how the circuit executing the ink level detection system heats the thermistor to the threshold temperature.
7 is a flow chart illustrating a method for continuously detecting ink levels in an ink reservoir along the length of an electrical conductor and a thermistor.

본 명세서에서 사용되는 서미스터는 세라믹, 폴리머, 또는 양의 또는 음의 온도 계수를 갖는 다른 재료를 가리킨다. 이 재료의 전기 저항은 재료의 온도가 변함에 따라 변한다. 서미스터가 음의 온도 계수를 갖는다면, 서미스터 재료의 저항은 재료의 온도가 증가함에 따라 감소한다. 대안적으로, 그러한 서미스터의 온도가 감소하면, 재료의 저항이 증가한다. 양의 온도 계수를 갖는 재료의 경우, 역의 저항/온도 관계가 성립한다. 서미스터는 일반적으로 유리 등의 열전도성 재료 내에 캡슐화되고, 전기 전도체에 의해 전류원이나 전압원에 커플링된다. 일반적으로, 전기 전도체는 서미스터가 전기 회로에 전기적으로 커플링 또는 연결될 수 있도록 서미스터로부터 연장되는 한 쌍의 전기 리드 (lead) 로서 구성된다. 이하에서 기술하는 시스템에서, 서미스터로부터 연장되는 전기 전도체는 잉크를 담을 수 있는 잉크 저장소의 체적에 열적으로 노출된다. 전기 전도체는, 그 전도체가 용융 잉크 내에 있을 때, 열적으로 용융 잉크의 열 싱킹 (sinking) 특성에 서미스터를 효과적으로 커플링하는 도관으로서 작용한다. 전기 전도체와 열적 보디 (thermal body) 의 이러한 열적 커플링은 서미스터에서 일어나는 열손실에 영향을 미친다. 이로써, 전력 (electrical power) 소비 또는 소산은, 열에너지로 전환되는 전력의 일부를 서미스터에 공급하고 그리고 나서 그 열에너지의 일부를, 서미스터 및 전기 전도체 유닛의 기능적 질량 (functional mass) 의 침지의 정도 또는 레벨을 참조하여 유효하게 변하는 유체 열 싱크를 통해 소산하는 프로세스로 정의된다. 따라서, 서미스터에 의해 소산되는 전력의 측정은 전기 전도체에서의 용융 잉크의 레벨에 의해 영향을 받는다. 소산되는 전력의 변화 (심지어 단지 전기 전도체의 다른 위치에서의 잉크 레벨 변동 (fluctuation) 의 응답으로 발생함) 가 저장소 내 잉크 레벨 변화의 양을 나타내기에 충분하다. 따라서, 이하에서 기술하는 시스템은 빈 레벨로부터 완충 레벨까지 연장되는 범위에 해당하는 것으로 인식될 수 있는 잉크 레벨의 범위를 나타낸다.As used herein, a thermistor refers to a ceramic, polymer, or other material having a positive or negative temperature coefficient. The electrical resistance of this material changes as the temperature of the material changes. If the thermistor has a negative temperature coefficient, the resistance of the thermistor material decreases as the temperature of the material increases. Alternatively, if the temperature of such a thermistor decreases, the resistance of the material increases. For materials with positive temperature coefficients, a reverse resistance / temperature relationship is established. The thermistor is typically encapsulated in a thermally conductive material, such as glass, and coupled to a current source or voltage source by an electrical conductor. Generally, the electrical conductor is configured as a pair of electrical leads extending from the thermistor so that the thermistor can be electrically coupled or connected to the electrical circuit. In the system described below, the electrical conductor extending from the thermistor is thermally exposed to the volume of the ink reservoir capable of containing the ink. The electrical conductor acts as a conduit that effectively couples the thermistor to the heat sinking characteristics of the thermally molten ink when the conductor is in the melt ink. This thermal coupling of the electrical conductor and the thermal body affects the heat loss that occurs in the thermistor. Thus, electrical power consumption or dissipation can be achieved by supplying a portion of the power converted to thermal energy to the thermistor and then transferring a portion of the thermal energy to a degree or level of immersion of the functional mass of the thermistor and electrical conductor unit And dissipating through a fluidic heat sink that varies effectively. Thus, the measurement of the power dissipated by the thermistor is influenced by the level of the melting ink in the electrical conductor. A change in dissipated power (even occurring only in response to ink level fluctuations at other locations of the electrical conductor) is sufficient to indicate the amount of ink level change in the reservoir. Thus, the system described below represents a range of ink levels that can be perceived as corresponding to a range extending from an empty level to a buffer level.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 서미스터 프로브 (22) 는 프로브 보디 (24), 서미스터 (90), 전기 전도체 (94), 설치 플랜지 (54, 102) 및 전극 (46) 을 포함한다. 설치 플랜지 (54, 102) 는 서미스터 (90) 를 유지하는 프로브 보디 (24) 의 일부가 잉크 저장소 (58) (도 2) 내로 연장되도록 프린트 헤드 (38) (도 2) 에 프로브를 고정시키는데 그리고 기밀 시일을 제공하는 O링 (도시 안 됨) 을 수용하는데 이용된다. 프로브 보디 (24) 는 서미스터 비드 (90) 및 서미스터 (90) 로부터 연장된 전기 전도체 (94) 를 노출시키도록 개방되어 있다. 전도체 (94) 는 후술하는 이유로 인해 서로 분리되어 있는 한 쌍의 전기 리드로서 묘사될 수 있다. 각각의 리드는, 전극 (46) 중 하나에 전기적으로 연결되어, 한 전극으로부터 전도체 (94) 의 리드 중 하나, 서미스터 (90), 전도체 (94) 의 다른 리드 그리고 다른 전극을 통해 연속적인 전기 회로 경로를 제공한다. 프로브 보디 (24) 는 프린트 헤드 (38) 작동 온도 (115 ℃ 를 초과할 수 있음) 보다 높은 온도에서 단단하게 유지될 수 있는 재료로 형성된다. 적절한 재료는 폴리이미드를 포함하지만, 이것으로 국한되지 않는다. 나타낸 바와 같이, 프로브 보디는, 핸들링 동안 (예컨대, 설치 동안) 서미스터 및/또는 전기 전도체가 구부러지거나 또는 그렇지 않으면 손상될 가능성을 줄이기 위해, 부재에 의해 적어도 일부 둘러싸인 개구를 포함할 수 있다. 상기 부재는 도면에 개략적으로 O-형상인 것으로 도시되어 있지만, 상기 부재는 C-형상이거나, 또는 서미스터 및 노출된 전기 전도체를 보호하도록 되어 있는 다른 구성일 수 있다.1, the thermistor probe 22 includes a probe body 24, a thermistor 90, an electrical conductor 94, mounting flanges 54 and 102, and an electrode 46. The mounting flanges 54,102 secure the probe to the printhead 38 (FIG. 2) so that a portion of the probe body 24 holding the thermistor 90 extends into the ink reservoir 58 (FIG. 2) (Not shown) that provides a tight seal. The probe body 24 is open to expose the thermistor bead 90 and the electrical conductor 94 extending from the thermistor 90. The conductors 94 may be depicted as a pair of electrical leads that are separate from each other for reasons to follow. Each lead is electrically connected to one of the electrodes 46 such that one of the leads of the conductor 94 from one electrode, the thermistor 90, the other lead of the conductor 94, Provide a path. The probe body 24 is formed of a material that can be held firmly at a temperature higher than the printhead 38 operating temperature (which may exceed 115 캜). Suitable materials include, but are not limited to, polyimide. As shown, the probe body may include an opening that is at least partially surrounded by a member to reduce the likelihood of bending or otherwise damaging the thermistor and / or electrical conductor during handling (e.g., during installation). Although the member is illustrated as being generally O-shaped in the figures, the member may be C-shaped or otherwise configured to protect the thermistor and the exposed electrical conductor.

도 2 는 풀 컬러 이미지를 인쇄하도록 디자인된 고체 잉크 프린트 헤드 (38) 의 수직방향 단면도이다. 프린트 헤드 (38) 는 복수의 잉크 저장소 (58) 를 포함하고, 각 저장소는 서미스터 프로브 (22) 가 설치된 잉크 저장소 개구 (42) 를 갖는다. 각 저장소 (58) 는 충전 튜브 (도시 안 됨) 를 통해 주 저장소 (도시 안 됨) 에 연결된다. 잉크 저장소 주위 온도의 표시 (indication) 를 제어기에 제공하기 위해, 각 잉크 저장소 근처에 기준 (reference) 서미스터 (도시 안 됨) 가 고정된다. 기준 서미스터는 주위 공기가 기준 서미스터에 의해 획득되는 온도 리딩 (reading) 에 영향을 미치는 것을 방지하는 구조에 의해 둘러싸인다. 각 개구 (42) 는 프로브 (22) 의 베이스에 맞물리도록 구성된다. 전극 (46) 에 의해, 잉크 레벨 모니터링 부품이 설치되는 회로 보드(들)가 프로브 (22) 에서 서미스터에 전기적으로 커플링될 수 있다. 프린트 헤드 (38) 는 프린트 헤드 (38) 의 온도를 비교적 일정한 작동 온도로 유지하는 가열 요소 (도시 안 됨) 를 또한 포함한다. 작동 온도는 각 저장소 (58) 에 담긴 고체 잉크를 용해시키는데 요구되는 온도를 초과한다.2 is a vertical cross-sectional view of a solid ink printhead 38 designed to print a full color image. The printhead 38 includes a plurality of ink reservoirs 58, each reservoir having an ink reservoir opening 42 in which a thermistor probe 22 is installed. Each reservoir 58 is connected to a main reservoir (not shown) through a recharging tube (not shown). A reference thermistor (not shown) is fixed near each ink reservoir to provide an indication of the ink reservoir ambient temperature to the controller. The reference thermistor is surrounded by a structure that prevents ambient air from affecting the temperature reading obtained by the reference thermistor. Each aperture 42 is configured to engage the base of the probe 22. By means of the electrodes 46, the circuit board (s) on which the ink level monitoring component is installed can be electrically coupled to the thermistor in the probe 22. The printhead 38 also includes a heating element (not shown) that maintains the temperature of the printhead 38 at a relatively constant operating temperature. The operating temperature exceeds the temperature required to dissolve the solid ink contained in each reservoir 58.

도 2 에 나타낸 실시형태에서, "완충" 레벨은 프로브 보디 (24) 로부터 전도체 (94) 가 나타나는 위치에 접근하는 저장소 내 잉크 레벨의 상측 표면에 해당한다. 서미스터 비드 (90) 가 더 이상 저장소 (58) 내 용융 잉크와 접촉하지 않을 때, "아웃 (out)" 레벨이 감지된다. 이 레벨보다 높은 임의의 적당한 지점에 "낮은 (low)" 조건이 정의될 수 있다. 따라서, 서미스터 비드 (90) 및 노출된 리드 (94) 의 일부가 때때로 잉크에 가라앉을 수 있고, 평소에는 잉크의 상측 표면 위에서 공기 포켓에 둘러싸일 수 있다. 전도체 (94) 의 길이는 완충과 빈 것 사이의 범위를 제공하고, 이 범위 내에서 잉크 레벨이 후술하는 것처럼 감지되고 모니터링될 수 있다. 일 실시형태에서, 전도체 (94) 의 길이는, 이용되는 서미스터 및 전도체의 종류 및 서미스터가 구동되는 온도 오프셋 (offset) 에 따라 다른 길이가 이용될 수 있지만, 대략 8 ㎜ 이다.In the embodiment shown in FIG. 2, the "buffer" level corresponds to the upper surface of the ink level in the reservoir approaching the position at which the conductor 94 appears from the probe body 24. When the thermistor bead 90 is no longer in contact with the melt ink in the reservoir 58, an "out" level is sensed. A "low" condition may be defined at any suitable point higher than this level. Thus, the thermistor bead 90 and a portion of the exposed lead 94 may occasionally sink into the ink, and may normally be surrounded by air pockets on the upper surface of the ink. The length of the conductor 94 provides a range between the buffer and the blank, and within this range the ink level can be sensed and monitored as described below. In one embodiment, the length of the conductor 94 is approximately 8 mm, although different lengths may be used depending on the type of thermistor and conductor used and the temperature offset at which the thermistor is driven.

서미스터 프로브 (22') 의 대안적인 실시형태가 도 3 에 도시되어 있다. 이 실시형태는 서미스터 보디 (24'), 설치 플랜지 (34), 전극 (46), 전기 전도체 (94') 및 서미스터 (90) 를 포함한다. 전기 전도체 (94') 는 서미스터 (90) 에 대해 축선방향으로 배치된다. 전도체 (94') 의 일 단부는 하나의 전극 (46) 에 전기적으로 연결되는 한편, 전도체 (94') 의 타 단부는 다른 전극 (46) 에 전기적으로 연결된다. 이러한 구성에서, 서미스터 보디 (24') 의 U-형상 개구에서의 전기 전도체 (94') 및 서미스터 (90) 의 길이가, 서미스터 (90) 에 의해 소산되는 전력을 참조하여 잉크 레벨이 결정될 수 있는 길이를 제공한다. 이러한 구성에 의해, 각 전도체 (94') 가 연속적인 기능적 길이를 따라 연장된 잉크 레벨의 범위를 개별적으로 감지하는데 기여할 수 있다.An alternative embodiment of the thermistor probe 22 ' is shown in Fig. This embodiment includes a thermistor body 24 ', an installation flange 34, an electrode 46, an electrical conductor 94' and a thermistor 90. The electrical conductor 94 'is disposed axially with respect to the thermistor 90. One end of the conductor 94 'is electrically connected to one electrode 46 while the other end of the conductor 94' is electrically connected to the other electrode 46. In this configuration, the length of the electrical conductor 94 'and the thermistor 90 at the U-shaped opening of the thermistor body 24' can be determined by referring to the power dissipated by the thermistor 90, Length. With this arrangement, each conductor 94 'can contribute to individually sensing the range of ink levels extending along a continuous functional length.

프로브 보디 (24, 24') 는 프린트 헤드 (38) 의 작동 온도에 노출되는 때에 과도하게 전성 (malleable) 으로 되지 않는 재료로 제조되어야 한다. 적절한 프로브 보디 재료는 폴리술폰을 포함하지만, 이것으로 국한되지 않는다. 다른 프로브 (22) 구성이 가능하지만, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 프로브 (22) 는 프로브 보디 (24) 의 일부에 의해 둘러싸인 개구를 구비하거나, 또는 도 3 에 나타낸 바와 같이, 프로브는 U-형상 개구를 구비할 수 있다.The probe bodies 24 and 24 'should be made of a material that is not excessively malleable when exposed to the operating temperature of the printhead 38. Suitable probe body materials include, but are not limited to, polysulfone. 1, the probe 22 may have an opening surrounded by a portion of the probe body 24, or, as shown in FIG. 3, the probe may have a U-shape An opening may be provided.

서미스터 (90) 는 글라스 비드 또는 다른 열전도성 캡슐화 재료를 포함한다. 위에서 언급한 바와 같이, 서미스터 (90) 는 세라믹, 폴리머, 또는 온도 변화에 따라 전기 저항이 변하는 다른 재료를 포함한다. 전기 전도체 (94) 는 서미스터 (90) 를 전극 (46) 에 연결하기 위해 서미스터 (90) 로부터 연장되고, 이 전극은 서미스터 (90) 를 잉크 레벨 회로 (150) (도 4 에 나타내었음) 에 전기적으로 커플링시킨다. 상변화 잉크 프린터에서, 전도체 (94) 는 폴리테트라플루오로에틸렌 (통상적으로 PTFE 로 불리며 상업적으로 Teflon

으로서 판매됨) 등의 비접착 (non-stick) 폴리머의 얇은 층으로 코팅될 수 있다. 코팅은 저장소 내 액체 잉크가 리드를 부식시키는 것을 방지하는데 도움이 된다. 부가적으로, PTFE 의 비접착 특성은 리드가 잉크를 빨아들이지 않게 하고 잉크의 리드에의 부착을 줄이는데 도움이 된다. 후술하는 바와 같이, 이러한 특성은, 서미스터 및 전기 전도체가 액체 잉크에 잠겨 있을 때 이들로부터 획득되는 액체 레벨의 정확성을 보장하는데 도움이 된다.Thermistor 90 includes glass beads or other thermally conductive encapsulant material. As noted above, the thermistor 90 includes a ceramic, a polymer, or other material whose electrical resistance varies with temperature changes. An electrical conductor 94 extends from the thermistor 90 to connect the thermistor 90 to the electrode 46 which electrically connects the thermistor 90 to the ink level circuit 150 (shown in Figure 4) Lt; / RTI > In a phase change ink printer, the conductor 94 is made of polytetrafluoroethylene (commonly referred to as PTFE, commercially available from < RTI ID = 0.0 > Teflon &

, &Lt; / RTI > sold under the trade designation < RTI ID = 0.0 > The coating helps prevent the liquid ink in the reservoir from corroding the leads. In addition, the non-adhesive property of PTFE helps to prevent the leads from sucking in ink and to reduce the adhesion of ink to the leads. As will be described later, this property helps to ensure the accuracy of the liquid level obtained from them when the thermistors and electrical conductors are immersed in the liquid ink.

여기서 설명하는 실시형태에서, 서미스터 (90) 내 재료는 음의 온도 계수를 갖는다. 그러므로, 서미스터 (34) 의 온도가 증가하면, 비드 (90) 내 재료의 저항이 감소한다. 대안적으로, 서미스터 (34) 의 온도가 감소하면, 비드 (90) 내 재료의 저항이 증가한다. 후술하는 방법 및 시스템이 음의 온도 계수를 갖는 서미스터를 이용하지만, 시스템 및 방법은 양의 온도 계수를 갖는 서미스터를 이용하도록 구성될 수도 있다.In the embodiment described herein, the material in the thermistor 90 has a negative temperature coefficient. Therefore, as the temperature of the thermistor 34 increases, the resistance of the material in the bead 90 decreases. Alternatively, if the temperature of the thermistor 34 decreases, the resistance of the material in the bead 90 increases. Although the methods and systems described below use a thermistor with a negative temperature coefficient, the system and method may be configured to use a thermistor with a positive temperature coefficient.

서미스터 (90) 및 서미스터로부터 연장된 전기 전도체 (94) 가 저장소 (58) 내 잉크에 노출된다. 그 결과, 프로브 (22) 의 배향이 잉크 저장소 (58) 내에서 서미스터 (90) 의 위치를 결정한다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 프로브 (22) 는, 프로브 (22) 의 길이가 저장소 (58) 내에서 서미스터 (90) 의 위치를 결정하도록, 잉크 저장소 (58) 내에 수직방향으로 위치될 수 있다. 잉크의 상측 표면이 서미스터 (90) 아래로 떨어지면, 잉크 레벨 검출 시스템이 잉크 아웃 레벨을 나타낸다. 따라서, 전도체 (94) 의 길이는 잉크 레벨이 저장소 내 잉크 레벨 조건의 적절한 범위의 일 단부를 적절히 가리키는 위치에 저장소 내 서미스터 (90) 를 위치시키도록 구성된다. 잉크가 완전히 소진되거나 허용되지 않는 레벨에 도달하기 전에 잉크 운반 시스템이 저장소 (58) 에 잉크를 보충하기에 충분한 시간을 제공하기 위해, 전도체 (94) 및 프로브 보디 (24) 는 저장소 (58) 가 빈 것으로 정의되는 상태에 도달하기 전에 낮은 잉크 조건을 신호하는 위치에 서미스터를 위치시키는 길이를 가질 수 있다. 이하에서 논의하는 바와 같이, 전기 전도체는 잉크 레벨이 모니터링될 수 있는 범위를 연장한다. 즉, 전기 전도체의 열전도 특성이 서미스터에서의 열 손실 및 서미스터에서의 전력의 소산에 관련된 파라미터의 측정에 영향을 미친다. 전기 용도에 일반적으로 이용되는 전기 전도체의 단면적은 대부분의 잉크 레벨 모니터링 용도에서 이러한 기능을 제공하기에 적당하지만, 잉크 레벨 모니터링 시스템의 성능은 주어진 용도를 위해 미세 조정 (fine tuning) 될 수 있다. 미세 조정은 다른 단면 형상을 이용함으로써 그리고 심지어 침지 범위 내에 노출된 길이의 전체 또는 일부에서 전기 전도체의 크기, 질량 또는 형상을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 전기 전도체 재료 및 그 재료의 열전도 특성뿐만 아니라 코팅 재료 및 그 코팅 재료의 열전도 특성이 잉크 레벨 모니터링 시스템을 미세 조정하는데 이용될 수 있다. 여기서 설명하는 일 실시형태에서, 전기 전도체는 다른 금속 및 합금이 이용될 수 있지만 철-니켈 합금으로 이루어지고, 코팅에 다른 재료가 적합할 수 있지만 PTFE 로 코팅된다. 또한, 잉크 저장소 내에 다른 프로브 배향이 이용되거나 또는 잉크 저장소 내에 1 이상의 프로브가 이용될 수 있다. 예컨대, 하나의 프로브가 저장소의 상측 단부로부터 저장소 내로 연장되도록 설치되고, 다른 프로브가 저장소의 하측 단부로부터 저장소 내로 연장되도록 설치될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 저장소의 완충 및 빈 단부에서 증분 (incremental) 레벨 모니터링이 가능하다. 또한, 프로브는 잉크 레벨 모니터링의 범위를 연장하도록 순차적으로 (serially) 배치될 수 있다. 즉, 2 개의 프로브가 저장소의 상측 단부에 설치될 수 있지만, 하나의 프로브는 노출된 전도체 (94) 및 서미스터 (90) 를 더 짧은 프로브의 노출된 전도체 및 서미스터 아래에 위치시키는 더 긴 중실 (solid) 프로브 보디를 갖는다.The thermistor 90 and the electrical conductor 94 extending from the thermistor are exposed to the ink in the reservoir 58. As a result, the orientation of the probe 22 determines the position of the thermistor 90 in the ink reservoir 58. 2, the probe 22 may be positioned vertically in the ink reservoir 58 such that the length of the probe 22 determines the position of the thermistor 90 within the reservoir 58. When the upper surface of the ink falls below the thermistor 90, the ink level detection system indicates the ink out level. Thus, the length of the conductor 94 is configured to position the thermistor 90 in the storage at a location where the ink level properly indicates one end of the appropriate range of ink level conditions in the reservoir. The conductor 94 and the probe body 24 are connected to the reservoir 58 such that the reservoir 58 provides sufficient time for the ink delivery system to fill the reservoir 58 before the ink is completely exhausted or reaches an unacceptable level. It may have a length that positions the thermistor at a position that signals a low ink condition before reaching a state defined as empty. As discussed below, electrical conductors extend the range in which ink levels can be monitored. That is, the thermal conductivity characteristics of the electrical conductor affect the measurement of the parameters related to heat loss in the thermistor and power dissipation in the thermistor. While the cross-sectional area of electrical conductors commonly used in electrical applications is suitable for providing this function in most ink level monitoring applications, the performance of the ink level monitoring system may be fine tuned for a given application. Fine tuning can be achieved by using different cross sectional shapes and even by varying the size, mass or shape of the electrical conductor in all or part of the length exposed within the immersion range. In addition, the thermal conductivity characteristics of the electrical conductor material and its materials, as well as the thermal conductivity characteristics of the coating material and its coating materials, can be used to fine tune the ink level monitoring system. In one embodiment described herein, electrical conductors are coated with PTFE, although other metals and alloys may be used but are made of iron-nickel alloys and other materials may be suitable for the coating. Also, other probe orientations may be used in the ink reservoir, or more than one probe may be used in the ink reservoir. For example, one probe may be installed to extend into the reservoir from the upper end of the reservoir, and another probe may be installed to extend into the reservoir from the lower end of the reservoir. With this arrangement, incremental level monitoring is possible at the buffer and empty ends of the reservoir. In addition, the probes may be serially arranged to extend the range of ink level monitoring. That is, two probes may be installed at the upper end of the reservoir, but one probe may be a longer solid that positions the exposed conductor 94 and the thermistor 90 below the exposed conductor and thermistor of the shorter probe ) Probe body.

도 4 는 전술한 서미스터 프로브 (22) 를 이용하여 프린트 헤드 저장소 (58) 내 잉크의 레벨을 검출하기 위한 전기 회로 (150) 를 보여준다. 회로 (150) 는 프로그램가능한 임계 전압 레벨 (V_THRESH) 에 커플링된 제 1 입력부를 갖는 개방-수집기 비교기 (open-collector comparator) (154) 를 포함한다. 비교기 (154) 의 제 2 입력부는 노드 (160) 에 커플링되고, 이 노드는 제 1 저항기 (164), 커패시터 (168), 및 PNP 쌍극성 접합 트랜지스터 (172) 의 수집기 및 음의 온도 계수를 갖는 서미스터 (34) (전술한 프로브에서 서미스터 (90) 에 의해 실행될 수 있음) 와 연결을 공유한다. 또한, 커패시터 (168) 및 서미스터 (34) 는 전기적으로 접지되어 있다. 유사하게, 비교기 (154) 의 개방 수집기 출력부는 노드 (184) 에 커플링되고, 이 노드는 제 2 저항기 (188), 디지털 제어기 (192) 의 입력/출력 리드, 및 NPN 쌍극성 접합 트랜지스터 (196) 의 베이스와 연결을 공유한다. 제 2 저항기 (188) 가 양의 로직 (logic) 공급 전압 (200) 으로서 제공된 제어 전압에 커플링된다. NPN 트랜지스터 (196) 의 이미터가 제 3 저항기 (204) 에 연결되며, 제 3 저항기는 접지된다. NPN 트랜지스터 (196) 의 수집기는 노드 (208) 에 커플링되고, 이 노드는 제 4 저항기 (212) 및 PNP 트랜지스터 (172) 의 베이스와 연결을 공유한다. PNP 트랜지스터 (172) 의 이미터는 제 5 저항기 (216) 에 연결된다. 제 5 저항기 (216) 는 노드 (220) 에 커플링되고, 이 노드는 제 1 저항기 (164), 제 4 저항기 (212), 및 예컨대 12 볼트의 양의 근원 전압 (source voltage) (224) 과 연결을 공유한다. 또한, 제 5 저항기 (216) 는 저항기 (164) 의 저항과 비교할 때 비교적 낮은 저항을 갖는다.4 shows an electrical circuit 150 for detecting the level of ink in the printhead reservoir 58 using the thermistor probe 22 described above. The circuit 150 includes an open-collector comparator 154 having a first input coupled to a programmable threshold voltage level (V _THRESH ). The second input of the comparator 154 is coupled to a node 160 which provides the collector and negative temperature coefficients of the first resistor 164, the capacitor 168, and the PNP bipolar junction transistor 172 (Which may be implemented by the thermistor 90 in the probe described above). Also, the capacitor 168 and the thermistor 34 are electrically grounded. Similarly, the open collector output of the comparator 154 is coupled to a node 184, which is connected to the second resistor 188, the input / output lead of the digital controller 192, and the NPN bipolar junction transistor 196 ) With the base of the connection. A second resistor 188 is coupled to the control voltage provided as a positive logic supply voltage 200. An emitter of the NPN transistor 196 is connected to the third resistor 204, and the third resistor is grounded. The collector of the NPN transistor 196 is coupled to a node 208 which shares a connection with the base of the fourth resistor 212 and the PNP transistor 172. The emitter of the PNP transistor 172 is connected to the fifth resistor 216. A fifth resistor 216 is coupled to node 220 which includes a first resistor 164, a fourth resistor 212 and a source voltage 224 of, for example, 12 volts positive Share the connection. In addition, the fifth resistor 216 has a relatively low resistance as compared to the resistance of the resistor 164.

회로 (150) 의 잉크 레벨 서미스터 (34) 는 "자가 가열 (self heat)" 구성으로 이용된다. 물론, 서미스터 (34) 는 실제로 자신을 가열하지 않고, 오히려, 저항기 (216), 트랜지스터 (172) 의 비교적 낮은 저항 및 서미스터 (34) 의 저항을 통해 공급 전압 (224) 으로부터 구동되는 가열 전압이 서미스터 (34) 를 가열한다. 구체적으로, 100 옴의 저항을 갖는 저항기 (216) 의 경우 노드 (224) 에 12 볼트 공급이 적용되면, 서미스터 (34) 를 통한 약 11 볼트의 가열 전압이 생성된다. 일단 서미스터 (34) 가 정상 상태 임계 온도에 도달하면, 11 볼트의 가열 전압이 도 4 에 나타낸 회로에서 서미스터 (34) 에 7.5 밀리암페어의 전류를 생성할 수 있다. 따라서, 서미스터 (34) 가 위치되는 저장소의 기준 서미스터와 달리, 잉크 레벨 서미스터 (34) 의 온도는 일반적으로 주위 환경의 온도보다 더 높아진다. 구체적으로, 잉크 레벨 서미스터 (34) 는 프린트 헤드 저장소 (38) 의 작동 온도 더하기 소정의 온도차 (temperature differential) 와 같은 임계 온도까지 자가 가열된다. 일 실시형태에서, 다른 온도차가 충분히 잘 적용되지만, 32 ℃ 의 온도차가 이용된다. 임계 온도는 해당 임계 전압 (V_THRESH) 에 의해 제어된다.The ink level thermistor 34 of the circuit 150 is used in a "self heat" configuration. Of course, the thermistor 34 does not actually heat itself, but rather the heating voltage driven from the supply voltage 224 through the resistor 216, the relatively low resistance of the transistor 172 and the resistance of the thermistor 34, (34). Specifically, for a resistor 216 having a resistance of 100 ohms, if a 12 volt supply is applied to the node 224, a heating voltage of about 11 volts through the thermistor 34 is generated. Once the thermistor 34 reaches the steady state critical temperature, a heating voltage of 11 volts can produce a current of 7.5 milliamps in the thermistor 34 in the circuit shown in Fig. Thus, unlike the reference thermistor of the reservoir where the thermistor 34 is located, the temperature of the ink level thermistor 34 is generally higher than the ambient temperature. Specifically, the ink level thermistor 34 is self-heated to a critical temperature, such as the operating temperature of the printhead reservoir 38 plus a predetermined temperature differential. In one embodiment, different temperature differences are applied well enough, but a temperature difference of 32 DEG C is used. The threshold temperature is controlled by the corresponding threshold voltage (V _THRESH ).

도 5 는 프로그램가능한 임계 전압 (V_THRESH) 을 생성하기 위한 회로 (250) 를 보여준다. 기준 서미스터 (30) 는 일측에서 접지되고 타측에서 풀업 (pull-up) 저항기 또는 전류원 (28) 에 연결된다. 아날로그 대 디지털 전환기 (ADC) (32) 의 입력부가 서미스터 (30) 에 커플링되고, 그의 출력부가 디지털 제어기 (192) 의 입력 리드에 커플링되는데, 이 디지털 제어기는 마이크로프로세스 또는 복합 프로그램가능한 로직 장치로서 제공될 수 있다. 디지털 제어기 (192) 의 출력 리드는 제 1 저항기 (258) 에 연결된다. 제 1 저항기 (258) 는 노드 (262) 에 연결되고, 이 노드는 제 2 저항기 (266) 및 NPN 쌍극성 접합 트랜지스터 (270) 의 베이스와 연결을 공유한다. 제 2 저항기 (266) 및 트랜지스터 (270) 의 이미터는 접지된다. 트랜지스터 (270) 의 수집기는 제 3 저항기 (278) 에 연결된다. 제 3 저항기 (278) 는 노드 (282) 에 연결되고, 이 노드는 제 4 저항기 (286) 및 커패시터 (290) 와 연결을 공유한다. 제 4 저항기 (286) 는 +12 볼트일 수 있는 양의 근원 전압 (224) 과 연결되고, 커패시터 (290) 는 접지된다. 임계 전압 (V_THRESH) 은 노드 (282) 에서 생성되는 전압이다.Figure 5 shows circuit 250 for generating a programmable threshold voltage (V _THRESH ). The reference thermistor 30 is grounded at one side and connected to a pull-up resistor or current source 28 at the other side. The input of the analog-to-digital converter (ADC) 32 is coupled to the thermistor 30 and its output is coupled to the input lead of the digital controller 192, which can be a microprocessor or a combination programmable logic device As shown in FIG. The output lead of the digital controller 192 is connected to the first resistor 258. A first resistor 258 is connected to node 262 which shares a connection with the base of the second resistor 266 and the NPN bipolar junction transistor 270. The emitter of the second resistor 266 and the transistor 270 is grounded. The collector of transistor 270 is coupled to a third resistor 278. A third resistor 278 is coupled to node 282, which shares a connection with fourth resistor 286 and capacitor 290. The fourth resistor 286 is connected to a positive source voltage 224, which may be +12 volts, and the capacitor 290 is grounded. The threshold voltage (V _THRESH ) is the voltage generated at node 282.

도 5 의 회로 (250) 는 임계 전압 (V_THRESH) 을 생성하기 위한 방법을 실행한다. 위에서 언급한 바와 같이, 임계 전압 (V_THRESH) 은 프린트 헤드 (38) 의 온도 더하기 소정의 온도차를 나타내는 전압 레벨이다. 임계 전압 (V_THRESH) 을 결정할 때, 디지털 제어기 (192) 는 기준 서미스터 (30) 의 저항을 통해 강하되는 전압을 모니터링한다. 그리고 나서, 디지털 제어기 (192) 는 모니터링된 전압 강하를 저장소 온도로 전환하고, 전환된 저장소 온도에 소정의 온도차를 더하여, 임계 온도에 도달한다. 다음으로, 디지털 제어기 (192) 는 임계 온도를 해당 임계 전압 (V_THRESH) 으로 전환한다. 마지막으로, 디지털 제어기 (192) 는 펄스 폭 변조 ("PWM") 전압 신호를 생성하고 이 신호가 트랜지스터 (270) 의 베이스에 적용된다. PWM 신호의 듀티 사이클 (duty cycle) 을 변경함으로써, 디지털 제어기 (192) 는 트랜지스터 (270) 를 통한 전류 흐름을 제어한다. 트랜지스터 (270) 를 통한 전류는 저항기 (278, 286) 를 통해 전압 강하를 생성한다. 임계 전압 (V_THRESH) 은, PWM 신호에 의해 노드 (282) 에서 이용가능하므로, 저항기 (278) 및 트랜지스터 (270) 를 통해 강하된 전압과 동일하다. 커패시터 (290) 는 임계 전압 (V_THRESH) 으로부터 PWM 신호에 의해 생성되는 전환 노이즈 (switching noise) 를 여과하므로, 전압은 거의 일정하다. 프린터가 작동되면, 정확한 임계 전압 (V_THRESH) 을 유지하기 위해, 디지털 제어기 (192) 가 프린트 헤드 (38) 의 온도를 연속적으로 모니터링하고, PWM 신호의 듀티 사이클을 업데이트한다. 후술하는 바와 같이, 서미스터 (34) 가 임계 온도에 도달되었는지를 판정하기 위해, 임계 전압 (V_THRESH) 은 서미스터 (34) 전압과 비교된다.The circuit 250 of FIG. 5 executes a method for generating a threshold voltage V _THRESH . As noted above, the threshold voltage V _THRESH is a voltage level that represents the temperature of the printhead 38 plus a predetermined temperature difference. When determining the threshold voltage (V _THRESH ), the digital controller (192) monitors the voltage dropped through the resistance of the reference thermistor (30). The digital controller 192 then switches the monitored voltage drop to the storage temperature, adds the predetermined temperature difference to the switched storage temperature, and reaches the critical temperature. Next, the digital controller 192 converts the threshold temperature to the corresponding threshold voltage V _THRESH . Finally, the digital controller 192 generates a pulse width modulation ("PWM") voltage signal that is applied to the base of the transistor 270. By changing the duty cycle of the PWM signal, the digital controller 192 controls the current flow through the transistor 270. The current through transistor 270 produces a voltage drop across resistors 278 and 286. [ The threshold voltage V _THRESH is equal to the voltage _dropped through resistor 278 and transistor 270, as it is available at node 282 by the PWM signal. The capacitor 290 filters the switching noise generated by the PWM signal from the threshold voltage V _THRESH , so that the voltage is almost constant. When the printer is activated, the digital controller 192 continuously monitors the temperature of the printhead 38 and updates the duty cycle of the PWM signal to maintain the correct threshold voltage (V _THRESH ). The threshold voltage V _THRESH is compared to the voltage of the thermistor 34 to determine whether the thermistor 34 has reached the threshold temperature, as described below.

도 6 의 플로우차트는 잉크 레벨 회로 (150) 가 서미스터 (34) 및 그의 리드를 임계 온도까지 "자가 가열" 하는 방법 (600) 을 보여준다. 먼저, 디지털 제어기 (192) 는 임계 전압 (V_THRESH) 을 생성하여 그 전압을 비교기 (154) 의 음의 입력부에 적용한다 (블럭 604). 저장소 (38) 내 잉크 및 잉크 레벨 서미스터 (34) 가 초기에 동일한 온도이기 때문에, 서미스터 (34) 를 통해 강하된 전압이 임계 전압 (V_THRESH) 보다 더 크다. 따라서, 초기에, 비교기 (154) 의 양의 입력부가 음의 음력부보다 더 큰 전압에 커플링된다. 그러므로, 비교기 (154) 의 개방 수집기 출력부가 높은 임피던스 오프상태에 들어가고, 이로써 저항기 (188) 가 노드 (184) 에서 전압 레벨을 양의 로직 공급 전압 (200) (+3.3 볼트일 수 있음) 까지 증가시킬 수 있다. 노드 (184) 에서의 전압이 NPN 트랜지스터 (196) 의 베이스-이미터 접합을 전방으로 편향 (bias) 시키고, 근원 전압 (224) 으로부터 저항기 (212), NPN 트랜지스터 (196) 및 저항기 (204) 를 통해 전기적 접지까지 전류가 흐를 수 있게 한다. NPN 트랜지스터 (196) 의 베이스-수집기 접합이 역으로 편향되는 것을 보장하기 위해, 양의 로직 공급 전압 (200) 에 의해 결정되는 노드 (184) 에서의 전압은 근원 전압 (224) 보다 작다. NPN 트랜지스터 (196) 및 저항기 (204) 는 노드 (208) 에서 전압 강하를 발생시키는데, 이는 근원 전압 (224) 보다 작다. 노드 (220) 와 노드 (208) 사이의 전압차로 인해, PNP 트랜지스터 (172) 의 베이스-이미터 접합이 전방으로 편향된다. 노말 작동 (normal operation) 에서, PNP 트랜지스터 (172) 는 편향되는 때 포화되고, 저항기 (216) 는 비교적 낮은 값 (예컨대, 100 옴) 이므로, 서미스터 전압인 노드 (160) 가 거의 공급 전압 (224) 까지 편향될 수 있다. 저항기 (212) 를 통한 제한된 전압 강하 (예컨대, 2.5 볼트) 는, 저항기 (216) 와 조합되어, 서미스터 (34) 의 단락 회로 고장의 경우에 파괴적인 전류 흐름을 방지한다. 그러므로, 저항기 (216) 및 PNP 트랜지스터 (172) 는, 서미스터 고장의 경우에 전류를 제한하면서, 서미스터 (34) 및 그의 리드를 자가 가열하기에 적절한 전압을 서미스터 (34) 에 커플링한다 (블록 608).The flowchart of Fig. 6 shows a method 600 in which the ink level circuit 150 "self-heats" the thermistor 34 and its leads to a threshold temperature. First, the digital controller 192 generates a threshold voltage V _THRESH and applies the voltage to the negative input of the comparator 154 (block 604). Because the ink and ink level thermistor 34 in the reservoir 38 is initially at the same temperature, the voltage _dropped through the thermistor 34 is greater than the threshold voltage V _THRESH . Thus, initially, the positive input of the comparator 154 is coupled to a voltage greater than the negative lunar section. The open collector output of the comparator 154 therefore enters a high impedance off state whereby the resistor 188 increases the voltage level at the node 184 to a positive logic supply voltage 200 (which may be +3.3 volts) . The voltage at node 184 biases forward the base-emitter junction of NPN transistor 196 and the resistor 212, NPN transistor 196 and resistor 204 from base voltage 224 To allow current to flow through to electrical ground. The voltage at node 184, which is determined by the positive logic supply voltage 200, is less than the root voltage 224 to ensure that the base-collector junction of the NPN transistor 196 is deflected inversely. The NPN transistor 196 and resistor 204 cause a voltage drop at node 208, which is less than the source voltage 224. Due to the voltage difference between node 220 and node 208, the base-emitter junction of PNP transistor 172 is biased forward. In normal operation, the PNP transistor 172 saturates when deflected, and since the resistor 216 is a relatively low value (e.g., 100 ohms), the node 160, which is the thermistor voltage, Lt; / RTI > A limited voltage drop (e.g., 2.5 volts) through the resistor 212 is combined with the resistor 216 to prevent destructive current flow in the event of a short circuit failure of the thermistor 34. The resistor 216 and the PNP transistor 172 couple a voltage to the thermistor 34 that is suitable for self heating the thermistor 34 and its lead while limiting the current in case of a thermistor failure ).

소정의 시간 간격 (블록 610) 에서, 디지털 제어기 (192) 는, 노드 (184) 를 일시적으로 접지시켜 트랜지스터 (196, 172) 를 턴오프 (turn off) 함으로써, 서미스터 (34) 및 그의 리드의 자가 가열을 중단한다 (블록 612). 트랜지스터 (172) 가 턴오프되면, 서미스터 (34) 는 더 이상 낮은 임피던스 저항기 (216) 를 통해 가열 전압에 커플링되지 않는다. 대신, 단지 낮은 측정 전류가 비교적 높은 임피던스 저항기 (164) 및 서미스터 (34) 를 통해 흐른다 (블록 612). 구체적으로, 저항기 (164) 는 2.49 KΩ의 저항을 가질 수 있고, 이는 일단 서미스터 (34) 가 정상 상태 임계 온도에 도달하면 도 4 의 회로에서 3 밀리암페어의 전류를 생성한다. 측정 전류는 임계 전압 (V_THRESH) 과 비교하기에 적합한 서미스터 (34) 를 통한 전압 강하를 야기하고, 따라서 여기서 전류는 측정 전류라 칭한다. 만약 측정 전류 레벨에서 서미스터 (34) 전압이 임계 전압 (V_THRESH) 보다 높게 유지된다면, 서미스터 (34) 의 전압 레벨이 서미스터 (34) 의 온도를 나타내고 그의 리드가 임계 온도보다 낮기 때문에, 디지털 제어기 (192) 가 노드 (184) 를 일시적으로 접지시키는 동안, 비교기 (154) 의 출력이 높은 임피던스 오프 상태에 남는다. 따라서, 디지털 제어기 (192) 가 노드 (184) 를 일시적으로 접지시키는 것을 마친 후, 노드 (184) 는 양의 로직 공급 전압 (200) 의 레벨로 재빨리 복귀하여, 트랜지스터 (196, 172) 가 다시 한번 턴온되게 하고, 이로써 자가 가열 전압으로 서미스터 (34) 가 가열된다 (블록 616). 그러나, 만약 디지털 제어기 (192) 가 노드 (184) 를 일시적으로 접지시킨 후 서미스터 (34) 를 통해 강하된 전압이 임계 전압 (V_THRESH) 보다 작다면, 즉 서미스터 (34) 의 온도가 임계 온도보다 높다면, 디지털 제어기 (192) 가 노드 (184) 를 일시적으로 접지시키는 동안, 비교기 (154) 의 출력이 낮은 임피던스 온 상태에 들어간다. 또한, 디지털 제어기 (192) 가 노드 (184) 를 일시적으로 접지시키는 것을 마친 후에도, 노드 (184) 는, 서미스터 (34) 를 통해 강하된 전압이 임계 전압 (V_THRESH) 을 초과할 때까지, 즉 서미스터 (34) 가 임계 온도까지 냉각되었음을 나타낼 때까지, 비교기 (154) 의 낮은 임피던스 출력에 의해 접지된 상태로 남는다 (블록 616). 서미스터 (34) 를 통해 강하된 전압이 V_THRESH 과 동일할 때, 비교기 (154) 의 출력이 높은 임피던스 온 상태에 들어가고, 이는 "자가 가열" 전압을 서미스터 (34) 에 커플링함으로써 다시 한번 서미스터 (34) 및 그의 리드를 가열한다.At a predetermined time interval (block 610), the digital controller 192 temporarily grounds the node 184 to turn off the transistors 196, 172 so that the thermistor 34 and its lead's self Heating is interrupted (block 612). When the transistor 172 is turned off, the thermistor 34 is no longer coupled to the heating voltage via the low impedance resistor 216. Instead, only a low measuring current flows through the relatively high impedance resistor 164 and the thermistor 34 (block 612). Specifically, the resistor 164 may have a resistance of 2.49 K [Omega], which once produces a current of 3 milliamperes in the circuit of FIG. 4 once the thermistor 34 reaches the steady state critical temperature. The measurement current causes a voltage drop through the thermistor 34 which is suitable for comparison with the threshold voltage (V _THRESH ), and hence the current is referred to as the measurement current. If the voltage level of the thermistor 34 is indicative of the temperature of the thermistor 34 and its lead is lower than the threshold temperature, then the digital controller (" V _THRESH " 192 temporarily ground node 184, the output of comparator 154 remains in a high impedance off state. Thus, after the digital controller 192 completes temporarily grounding the node 184, the node 184 quickly returns to the level of the positive logic supply voltage 200 so that the transistors 196, Causing the thermistor 34 to heat up to the self-heating voltage (block 616). However, if the digital controller 192 temporarily grounds the node 184 and then the voltage _dropped through the thermistor 34 is less than the threshold voltage V _THRESH , i.e., if the temperature of the thermistor 34 exceeds the threshold temperature If high, the digital controller 192 temporarily grounds the node 184, while the output of the comparator 154 enters a low impedance on state. In addition, even after the digital controller 192 completes temporarily grounding the node 184, the node 184 continues to operate until the voltage _dropped through the thermistor 34 exceeds the threshold voltage V _THRESH , i. _E. Remains grounded by the low impedance output of the comparator 154 until the thermistor 34 indicates that it has cooled to the threshold temperature (block 616). When the voltage _dropped through thermistor 34 is equal to V _THRESH , the output of comparator 154 enters the high impedance ON state, which once again couples the "self-heating" voltage to the thermistor 34 34) and its leads.

임계 전압 (V_THRESH) 에 대해 서미스터 (34) 및 그의 리드를 가열하고 냉각시키는 프로세스가 무한 반복된다. 구체적으로, 회로 (150) 는 잉크 레벨 서미스터 (34) 의 온도가 임계 온도 위아래로 약 0.02 ℃ 의 범위에서 요동치게 한다. 물론, 이 범위는 실시형태에 따라 변할 수 있다. 서미스터 (34) 의 온도가 임계 온도에서 안정화되면, 잉크 레벨 검출 시스템은 잉크 레벨 측정을 수행할 준비가 된다.The process of heating and cooling the thermistor 34 and its leads against the threshold voltage V _THRESH is infinitely repeated. Specifically, the circuit 150 causes the temperature of the ink level thermistor 34 to fluctuate in the range of about 0.02 DEG C above and below the threshold temperature. Of course, this range may vary depending on the embodiment. When the temperature of the thermistor 34 stabilizes at the critical temperature, the ink level detection system is ready to perform the ink level measurement.

잉크 레벨 검출 시스템은, 전력이 서미스터 (34) 에 전달되는 시간의 길이를 카운트함으로써, 전도체 (94) 및 서미스터 (35) 의 길이를 따라 잉크의 표면 레벨의 위치를 결정한다. 대부분 잉크의 열전도성은 공기의 열전도성보다 크다. 그 결과, 서미스터가 전력으로부터의 커플링이 끊어진 시간 동안 일어나는 서미스터 (34) 에서의 열손실 및 온도 강하는 잉크 저장소 내 용융 잉크에 잠긴 서미스터 (34) 및 전도체 (94) 의 길이에 관련된다. 열손실 및 온도가 작다면, 용융 잉크가 더 효과적인 열 싱크로서 작동하여 서미스터로부터 공기가 당기는 것보다 더 많은 열을 당기기 때문에, 서미스터 (34) 및 전도체 (94) 는 용융 잉크보다 더 공기에 노출되었다. 서미스터를 임계 온도로 되돌리는데 요구되는 시간량을 카운트함으로써, 제어기는 잉크 레벨이 전기 전도체/서미스터 조합과 접촉하는 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 잉크 레벨 검출 시스템은, 제 1 소정의 시간 동안 비교기 (154) 의 출력 스테이지를 접지시켜 서미스터 (34) 를 냉각시킴으로써, 서미스터로부터 연장된 전도체 및 서미스터 (34) 에서 잉크의 레벨을 결정한다. 일단 서미스터 (34) 및 서미스터로부터 연장된 전도체가 냉각되면, 회로 (150) 가 서미스터 (34) 를 다시 한번 가열하여, 서미스터의 온도를 임계 온도로 되돌린다. 디지털 제어기 (192) 가 고정 측정 사이클 내에서 시간의 길이로서 서미스터 (34) 가 가열되는 가열 시간을 카운트한다. 고정 측정 사이클의 길이는 제 1 및 제 2 소정의 시간의 합이다. 카운트된 가열 시간의 길이는 서미스터 (34) 및 서미스터로부터 연장된 전도체를 임계 온도로 유지하는데 요구되는 전력에 해당한다. 잉크 레벨 회로 (150) 는 가열 시간을, 경험적으로 결정된 저장값의 범위와 비교한다. 이 저장값은 "완충" 과 "낮은" 또는 "아웃" 레벨 사이의 전기 전도체 및 서미스터의 길이를 따른 잉크 레벨의 증분에 해당한다. 만약 가열 시간이 "완충" 조건에 해당한다면, 더 이상 아무것도 행해지지 않는다. 만약 가열 시간이 전도체 및 서미스터의 길이를 따른 잉크 레벨에 해당한다면, 잉크 레벨 회로 (150) 는 프린터 제어기에 잉크 레벨을 나타내는 신호를 보낸다. 그러면, 프린터 제어기는 주 잉크 저장소로부터 프린트 헤드 저장소 (58) 로 전달되는 잉크의 양을 제어할 수 있다. 상기 회로 (150) 는, 잉크가 완충 레벨에 접근하면, 프린터 제어기가 보충 잉크의 흐름을 감소시킬 수 있게 하거나, 또는 프린터 제어기는 프린트헤드에 의해 행해지는 인쇄를 참조하여 보충 잉크의 흐름을 조정할 수 있다. 회로 (150) 에 의해 제공되는 잉크 레벨 감지의 범위가, 완충/낮음 표시 시스템에 의해 가능하게 되는 제어보다, 프린터 제어기에 의해 행해질 수 있는 제어를 현저히 강화시킨다.The ink level detection system determines the position of the surface level of the ink along the length of the conductor 94 and the thermistor 35 by counting the length of time that power is delivered to the thermistor 34. [ In most cases, the thermal conductivity of the ink is greater than the thermal conductivity of the air. As a result, the heat loss and temperature drop in the thermistor 34 that occur during the time that the thermistor is disconnected from the power is related to the length of the thermistor 34 and conductor 94 submerged in the melt ink in the ink reservoir. The thermistor 34 and the conductor 94 are exposed to air more than the molten ink since the molten ink acts as a more effective heat sink and draws more heat than air pulls from the thermistor . By counting the amount of time required to return the thermistor to the critical temperature, the controller can determine where the ink level contacts the electrical conductor / thermistor combination. Specifically, the ink level detection system determines the level of ink in the conductor and thermistor 34 extending from the thermistor by grounding the output stage of the comparator 154 for a first predetermined time to cool the thermistor 34 . Once the thermistor 34 and the conductor extending from the thermistor are cooled, the circuit 150 once again heats the thermistor 34 to return the temperature of the thermistor to the critical temperature. The digital controller 192 counts the heating time at which the thermistor 34 is heated as the length of time within a fixed measurement cycle. The length of the fixed measurement cycle is the sum of the first and second predetermined times. The length of the counted heating time corresponds to the power required to keep the conductor extending from the thermistor 34 and the thermistor at a critical temperature. The ink level circuit 150 compares the heating time with the range of empirically determined stored values. This stored value corresponds to the increment of the ink level along the length of the electrical conductor and thermistor between the "cushioning" and "low" or "out" If the heating time corresponds to a "buffer" condition, no further action is taken. If the heating time corresponds to the ink level along the length of the conductor and the thermistor, the ink level circuit 150 sends a signal indicative of the ink level to the printer controller. The printer controller can then control the amount of ink delivered from the primary ink reservoir to the printhead reservoir 58. [ The circuit 150 may allow the printer controller to reduce the flow of supplemental ink as the ink approaches the buffer level, or the printer controller may adjust the flow of supplemental ink with reference to the printing done by the printhead. have. The range of ink level sensing provided by the circuit 150 significantly enhances the control that can be done by the printer controller rather than the control enabled by the damping /

완충 조건에서, 잉크 레벨은 서미스터로부터 연장되는 노출된 전도체 (94) 의 전부가 아니라면 대부분을 덮는다. 잉크 레벨이 강하함에 따라, 공기 포켓에 노출된 리드의 부분이 여전히 잉크에 잠겨 있는 리드의 부분보다 더 천천히 냉각된다. 그 결과, 잉크 레벨이 강하함에 따라, 리드가 공기 포켓에 더 많이 노출되어, 서미스터 및 그의 리드를 임계 온도까지 가열하기 위한 가열 시간이 더 감소한다. 가열 시간의 변화는 서미스터 비드의 단부에서의 잉크 레벨로부터 완충 조건에서의 잉크 레벨까지 가열 시간의 범위에 걸쳐 대략 선형일 수 있다. 선형성 (linearity) 에 관계없이, 잉크 레벨의 위치는 공지된 시험 결과에 비교되는 가열 시간의 길이를 참조하여 결정될 수 있다. 리드가 열을 흡수하는 속도가 리드가 열을 소산하는 속도와 다를 수 있기 때문에, 잉크 레벨 방향의 변화가 검출되는 때 회로의 임계 온도가 변할 수 있다. 예컨대, 만약 가열 시간이 안정 또는 감소의 시간 후 감소한다면, 제어기는 잉크 레벨이 정점에 도달하였고 강하하기 시작한다고 결정할 수 있다. 그러면, 잉크가 계속 강하함에 따라 리드의 열흡수를 반영하기 위해 임계값이 변화될 수 있다. 가열 시간이 증가하기 시작하면, 제어기는 잉크 레벨이 상승하기 시작하였다고 결정하고, 제어기는 리드의 잉크로의 열 소산을 반영하기 위해 임계값을 조정할 수 있다. 열 소산 및 열 흡수의 속도는 경험적으로 결정될 수 있다.In the buffering condition, the ink level covers most of the exposed conductor 94, if not all of the exposed conductor 94 extending from the thermistor. As the ink level drops, the portion of the lead exposed in the air pocket is cooled more slowly than the portion of the lead still immersed in the ink. As a result, as the ink level drops, the leads are more exposed to the air pockets, further reducing the heating time for heating the thermistor and its leads to the critical temperature. The change in heating time can be approximately linear over the range of heating time from the ink level at the end of the thermistor bead to the ink level at the buffering condition. Regardless of the linearity, the position of the ink level can be determined with reference to the length of the heating time compared to the known test results. Since the rate at which the lead absorbs heat may differ from the rate at which the lead dissipates heat, the critical temperature of the circuit may change when a change in the ink level direction is detected. For example, if the heating time decreases after a period of stabilization or reduction, the controller can determine that the ink level has reached the apex and begins to descend. Then, as the ink continues to drop, the threshold value may be changed to reflect the heat absorption of the lead. When the heating time begins to increase, the controller determines that the ink level has started to rise, and the controller can adjust the threshold value to reflect the heat dissipation of the lead into the ink. The rate of heat dissipation and heat uptake can be determined empirically.

도 7 의 플로우차트는 도 4 의 회로 (150) 가 프린트 헤드 저장소 (58) 내 잉크의 레벨을 검출하는 방법 (700) 을 보여준다. 측정 사이클은 제 1 및 제 2 소정의 시간의 합인 주기 기반 (periodic basis) (측정 시간이라 칭함) 으로 개시된다. 일 실시형태에서, 측정 시간은 2 밀리초일 수 있지만, 측정 시간의 길이는 회로 (150) 부품 및 프린터의 디자인에 의존한다. 2 밀리초의 측정 시간을 갖는 실시형태에서, 제 1 소정의 시간은 16 마이크로초이고, 제 2 소정의 시간은 1.984 밀리초이다. 측정 시간은 디지털 제어기 (192) 가 잉크 레벨 측정을 성공적으로 수행할 수 있는 고정 시간 프레임 (fixed time frame) 을 나타낸다. 다중 (예컨대, 200회) 연속 측정 시간의 결과 (가열 시간) 를 함께 평균하여, 잉크 레벨 측정 노이즈를 줄일 수 있다.The flow chart of FIG. 7 shows a method 700 of the circuit 150 of FIG. 4 for detecting the level of ink in the printhead reservoir 58. The measurement cycle is initiated on a periodic basis (referred to as measurement time) which is the sum of the first and second predetermined times. In one embodiment, the measurement time may be 2 milliseconds, but the length of the measurement time depends on the design of the components of the circuit 150 and the printer. In an embodiment having a measurement time of 2 milliseconds, the first predetermined time is 16 microseconds and the second predetermined time is 1.984 milliseconds. The measurement time represents a fixed time frame in which the digital controller 192 can successfully perform the ink level measurement. The results of multiple (e.g., 200) consecutive measurement times (heating times) can be averaged together to reduce ink level measurement noise.

측정 사이클을 시작하기 위해, 디지털 제어기 (192) 는 제 1 소정의 시간 동안 노드 (184) 를 접지시키고, 제 1 소정의 시간의 시작은 측정 시간의 시작을 또한 나타낸다. 노드 (184) 가 접지되는 때, 트랜지스터 (196, 172) 가 컷오프 모드에 들어가서, 저항기 (216) 및 PNP 트랜지스터 (172) 를 통해 전류가 흐르는 것을 막는다. 따라서, 자가가열 전압이 서미스터 (34) 로부터의 커플링이 끊어져서, 서미스터 및 그의 리드가 냉각되게 된다 (블록 704). 그러므로, 단지 낮은 측정 전류가 서미스터 (34) 를 통해 흐른다. 디지털 제어기 (192) 가 노드 (184) 와 접지하는 동일한 클록 (clock) 사이클에서, 제어기가 제 1 소정의 시간 및 측정 시간을 카운트하기 시작한다 (블록 708, 712). 일 실시형태에서, 제 1 소정의 시간은 약 16 마이크로초일 수 있지만, 서미스터 (34) 의 종류, 공급 전압 (224) 의 크기, 저장소 (58) 의 크기, 저장소 (58) 내 서미스터 (34) 의 위치, 및 저장소 (58) 내 잉크의 종류에 따라 다른 제 1 소정의 시간을 이용할 수 있다.To initiate the measurement cycle, the digital controller 192 grounds the node 184 for a first predetermined time, and the beginning of the first predetermined time also indicates the beginning of the measurement time. When node 184 is grounded, transistors 196 and 172 enter cutoff mode to prevent current from flowing through resistor 216 and PNP transistor 172. Thus, the self-heating voltage is disconnected from the thermistor 34, causing the thermistor and its leads to cool (block 704). Therefore, only a low measuring current flows through the thermistor 34. [ In the same clock cycle in which the digital controller 192 is grounded to node 184, the controller begins to count the first predetermined time and measurement time (blocks 708 and 712). The magnitude of the supply voltage 224, the size of the reservoir 58, the size of the thermistor 34 in the reservoir 58, and the size of the reservoir 58. In one embodiment, the first predetermined time may be about 16 microseconds, And a first predetermined time period depending on the type of ink in the reservoir 58 may be used.

제 1 소정의 시간의 만료시, 디지털 제어기 (192) 는 노드 (184) 와의 접지를 해제하고 (블록 716), 제 2 소정의 시간을 카운트하기 시작한다. 만약 제 1 소정의 시간이 서미스터 (34) 전압에 임계 전압 (V_THRESH) 을 초과하기에 충분한 시간을 제공한다면, 디지털 제어기 (192) 가 노드 (184) 와의 접지를 해제한 거의 직후에, 비교기 (154) 출력은 높은 임피던스 오프상태에 들어가고, 이로써 로직 공급 전압 (200) 이 트랜지스터 (196) 를 턴온할 수 있고 트랜지스터 (172) 를 포화시킬 수 있다 (블록 720). 트랜지스터 (172) 가 포화되면, 전압이 노드 (160) 에 공급되어 서미스터 (34) 를 자가 가열하고, 서미스터의 저항이 감소하게 된다 (블록 728). 비교기 (154) 가 높은 임피던스 오프상태에 들어가자마자, 디지털 제어기 (192) 가 후술하는 바와 같이 가열 시간이라 불리는 시간을 카운트하기 시작한다 (블록 732).At the expiration of the first predetermined time, the digital controller 192 releases the ground to node 184 (block 716) and begins counting the second predetermined time. Immediately after the digital controller 192 has de-energized to node 184, the comparator (184) is turned off, if the first predetermined time provides sufficient time to exceed the threshold voltage (V _THRESH ) 154 output enters a high impedance off state whereby the logic supply voltage 200 can turn on transistor 196 and saturate transistor 172 (block 720). When transistor 172 is saturated, a voltage is applied to node 160 to self-heat thermistor 34, causing the resistance of the thermistor to decrease (block 728). As soon as the comparator 154 enters the high impedance off state, the digital controller 192 begins to count the time referred to as the heating time, as described below (block 732).

그러나, 만약 제 1 소정의 시간이 서미스터 (34) 전압이 임계 전압 (V_THRESH) 을 초과하기에 충분한 시간을 제공하지 않는다면, 비교기 (154) 출력은 제 1 소정의 시간이 만료된 후에도 낮은 임피던스 온상태로 남고, 이로써 트랜지스터 (196, 172) 가 컷오프로 남게 된다 (블록 720). 물론, 트랜지스터 (196, 172) 가 컷오프일 때, 단지 측정 전류가 서미스터 (34) 를 통해 구동되고, 이로써 서미스터 (34) 및 그의 리드에 부가적인 시간이 제공되어 냉각된다 (블록 724). 서미스터 (34) 가 계속 냉각됨에 따라, 서미스터 (34) 를 통해 강하되는 전압이 계속 상승한다. 서미스터 (34) 전압이 임계 전압 (V_THRESH) 에 도달하면, 비교기 (154) 가 높은 임피던스 오프상태에 들어가고, 이로써 서미스터 (34) 가 자가 가열을 다시 시작하게 된다 (블록 720, 728). 비교기 (154) 가 오프상태에 들어가자마자, 디지털 제어기 (192) 가 가열 시간을 카운트하기 시작한다 (블록 732).However, if the first predetermined time does not provide sufficient time for the thermistor 34 voltage to exceed the threshold voltage (V _THRESH ), then the comparator 154 output will be low impedance < RTI ID = 0.0 > Thereby leaving transistors 196 and 172 in a cutoff (block 720). Of course, when the transistors 196 and 172 are cutoffs, only the measurement current is driven through the thermistor 34, thereby providing additional time to the thermistor 34 and its lead to cool (block 724). As the thermistor 34 continues to cool, the voltage dropped through the thermistor 34 continues to rise. When the voltage of the thermistor 34 reaches the threshold voltage V _THRESH , the comparator 154 enters the high impedance off state, causing the thermistor 34 to resume self-heating (blocks 720 and 728). As soon as the comparator 154 enters the off state, the digital controller 192 begins to count the heating time (block 732).

잉크 레벨 검출 시스템으로 인해, 서미스터 (34) 를 임계 온도까지 가열하는데 요구되는 전력을 결정하는데 가열 시간이 이용될 수 있다. 가열 시간의 시작은 2 가지 상황에서 개시된다. 첫째로, 제 1 소정의 시간 동안 서미스터 (34) 전압이 임계 전압 (V_THRESH) 을 초과한다면, 가열 시간은 제 1 소정의 시간의 만료시에 즉시 개시될 수 있다. "긴" 가열 시간은 통상적으로, 전도체 (94) 의 일부 및 서미스터가 잉크에 잠겨 있음을 나타낸다. 구체적으로, 서미스터 및 서미스터로부터 연장된 전도체가 잉크에 잠겨 있는 경우, 잉크가 공기와 다른 (전형적으로 더 큰) 열 전도성을 갖기 때문에, 서미스터를 임계 온도로 유지하는데 더 많은 전력이 요구된다. 더 큰 전력 요구로 인해, 더 긴 가열 시간이 생긴다. 둘째로, 제 1 소정의 시간 만료의 어느 정도 후에 서미스터 전압이 임계 전압 (V_THRESH) 에 도달한 때, 가열 시간이 개시될 수 있다. "더 짧은" 전력 요구 시간은 통상적으로, 전도체 (94) 의 일부 및 서미스터가 잉크 레벨 위 공기에 노출되었음을 나타내고, 따라서 서미스터 (34) 를 임계 온도로 유지하는데 더 적은 전력이 요구된다.Due to the ink level detection system, the heating time can be used to determine the power required to heat the thermistor 34 to the critical temperature. The start of the heating time starts in two situations. First, if the voltage of the thermistor 34 exceeds the threshold voltage V _THRESH for the first predetermined time, the heating time can be started immediately at the expiration of the first predetermined time. The "long" heating time typically indicates that a portion of the conductor 94 and the thermistor are immersed in the ink. Specifically, when the conductor extending from the thermistor and the thermistor is immersed in the ink, more power is required to maintain the thermistor at the critical temperature, since the ink has a different (typically greater) thermal conductivity than air. Due to the higher power requirements, a longer heating time results. Second, the heating time can be started when the thermistor voltage reaches the threshold voltage (V _THRESH ) after some period of the first predetermined time expiration. The "shorter" power demand time typically indicates that a portion of the conductor 94 and the thermistor are exposed to air above the ink level, and thus requires less power to maintain the thermistor 34 at the critical temperature.

도 7 의 프로세스를 계속 논의하면, 디지털 제어기 (192) 가 가열 시간을 메모리에 저장된 값에 상호관련시켜, 전도체 및 서미스터의 길이를 따른 잉크 레벨을 확인한다 (블록 744). 예컨대, 제어기는 측정된 파라미터를, 잉크 레벨을 확인하기 위한 검색 테이블 (look-up table) 의 인덱스로서 이용할 수 있다. 테이블 인덱스 값은 테이블에서 완충 및 낮은 잉크 레벨 및 완충과 낮은 잉크 레벨 사이의 증분 레벨 위치에 상호관련된다. 대안적으로, 곡선 맞춤 (curve fitting) 기술이 경험적으로 얻은 실험 데이터 (가열 시간 값을 잉크 레벨에 상호관련시킴) 와 함께 이용될 수 있다. 그러면, 이 곡선 맞춤 기술에 의해 확인된 식이 디지털 제어기 (192) 에서 프로그램된 지시로 실행되어, 전도체 및 서미스터의 길이를 따른 위치를 확인하고 그 위치를 잉크 레벨에 상호관련시킬 수 있다. 그러면, 가열 시간 값으로부터 검출된 해당 잉크 레벨이 프린터 제어기에 제공된다 (블록 748). 그러면, 프린터 제어기가 감지된 잉크 레벨을 이용하여, 필요하다면, 저장소로의 잉크의 보충을 조절한다. 다른 실시형태에서, 디지털 제어기 (192) 가 소정의 개수의 가열 시간을 기록하고, 평균 가열 시간의 길이를 저장된 값과 비교하기 전에 가열 시간을 평균한다.Continuing with the process of FIG. 7, the digital controller 192 correlates the heating time to the value stored in the memory, and checks the ink level along the length of the conductor and thermistor (block 744). For example, the controller may use the measured parameter as an index of a look-up table to identify the ink level. The table index values correlate to the buffer and low ink levels in the table and incremental level positions between the buffer and low ink levels. Alternatively, a curve fitting technique can be used with experimentally obtained experimental data (correlating the heating time value to the ink level). The equation identified by this curve fitting technique can then be executed with the programmed instructions in the digital controller 192 to identify positions along the length of the conductors and thermistors and to correlate the position to the ink level. The corresponding ink level detected from the heating time value is then provided to the printer controller (block 748). The printer controller then uses the sensed ink level to, if necessary, regulate replenishment of ink to the reservoir. In another embodiment, the digital controller 192 records a predetermined number of heating times and averages the heating times before comparing the average heating time length with the stored values.

Claims

1. A method for monitoring ink level in an ink reservoir,
Dissipating heat in a thermistor located within the ink reservoir, the thermistor having an electrical conductor extending from the thermistor, the length of the electrical conductor extending through at least a portion of the ink reservoir, Dissipating heat in the thermistor exposed within at least a portion of the reservoir,
Providing power to the thermistor through the conductor to maintain the thermistor at a predetermined temperature that is a fixed differential higher than the temperature of the ink reservoir;
Measuring a parameter corresponding to the length of the electrical conductor exposed through the portion of the ink reservoir extending through the portion of the ink reservoir and the heat dissipated from the thermistor; and
Correlating the measured parameter to a predetermined value corresponding to the ink level of the ink reservoir for detecting the length of the electrical conductor and the position of the ink level in the ink reservoir continuously along the thermistor , A method for monitoring ink level in an ink reservoir.

The method of claim 1, wherein the length of the electrical conductor and the provision of the electrical power to the thermistor is such that the length of the electrical conductor exposed within a portion of the ink reservoir and the temperature of the thermistor are greater than the temperature of the ink reservoir Wherein the ink level in the ink reservoir is in the range of about < RTI ID = 0.0 >

3. The method of claim 2, wherein the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir and the supply of power to the thermistor are:
Initiating a first predetermined time at which a measured current is coupled to the thermistor through the electrical conductor;
Initiating a second predetermined time at the expiration of said first predetermined time;
Comparing the threshold voltage and the voltage across the thermistor for the second predetermined time;
Providing power to the thermistor and the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir upon detection of a thermistor voltage exceeding the threshold voltage for the second predetermined time; And
Further comprising decoupling the electrical power from the thermistor and the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir at the expiration of the second predetermined time.

4. The method of claim 3, wherein the measured parameter is time and the power is coupled to the thermistor through the electrical conductor during the time.

4. The method of claim 3, further comprising initiating the first predetermined time at the expiration of the second predetermined time to form a periodic sequence of the first predetermined time and the second predetermined time Wherein the ink level is measured in the ink reservoir.

The method of claim 1, wherein the interrelationship of the measured parameters is:
Further comprising the step of using as an index of a look-up table to identify the ink level.

2. The method of claim 1, wherein the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir and the dissipation of heat from the thermistor are:
Detecting the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir and the temperature of the thermistor; And
Further comprising adjusting the dissipation of the heat from the thermistor and the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir in response to a comparison of the detected thermistor temperature with a fixed difference greater than the temperature of the ink reservoir. / RTI > A method for monitoring ink levels within a printhead.

8. The method of claim 7 wherein the detection of the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir and the release of heat from the thermistor and the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir and the temperature of the thermistor occurs continuously , A method for monitoring ink level in an ink reservoir.

9. The method of claim 8, wherein detecting the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir and the temperature of the thermistor comprises:
Detecting a length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir and a voltage drop across the thermistor while the measured current is flowing through the thermistor and the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir Wherein the ink level is measured in the ink reservoir.

10. The method of claim 9 wherein the adjustment of the dissipated column comprises:
Providing power to the thermistor and the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir at a detected voltage drop exceeding a threshold voltage; And
Further comprising decoupling power from the thermistor and the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir at a subsequent predetermined time.

11. The method of claim 10, wherein the measured parameter corresponding to the emitted heat is a measured time, and wherein during the measured time power is coupled to the thermistor through the length of the electrical conductor exposed in the ink reservoir. A method for monitoring ink level in an ink reservoir.

1. An ink level detection system for a printer,
A thermistor for placing an electrical conductor within the ink reservoir of the printer and thermally exposing the electrical conductor in the ink reservoir to allow the electrical conductor to dissipate heat into the ink reservoir;
A switch adapted to couple a voltage to the thermistor through the thermally exposed electrical conductor in response to a control signal, the control signal being received at the switch;
A comparator having one input coupled to a voltage across the thermistor and another input coupled to a threshold voltage, the comparator generating the control signal received at the switch; And
And a controller coupled to the comparator for measuring a parameter corresponding to dissipation of heat from the thermistor and the thermally exposed electrical conductor for a predetermined time and for comparing the measured parameter to a predetermined value corresponding to the ink level in the ink reservoir And a digital controller adapted to correlate the length of the thermally exposed electrical conductor and the position of the ink level continuously along the thermistor.

13. The method of claim 12, wherein the digital controller is further configured to: electrically ground the control signal and turn off the switch for a first predetermined amount of time; after expiration of the first predetermined time, Wherein the heating time is measured in response to a voltage across the thermistor and the thermally exposed portion of the thermistor and ending at the expiration of a second predetermined time beginning with a response of a first predetermined time period, And a measured parameter corresponding to the dissipation of heat from the electrical conductor.

14. The method of claim 13,
A reference thermistor adapted to generate a voltage corresponding to an operating temperature of the ink reservoir; And
Further comprising a digital controller adapted to generate the threshold voltage by converting a sum of the predetermined temperature difference and the operating temperature of the ink reservoir to a voltage.

15. The method of claim 14,
A memory adapted to store a plurality of known heating times; And
A digital controller adapted to use the heating time measured as an index to identify the known heating time stored in the memory to identify the position of the ink level continuously along the thermally exposed electrical conductor and the thermistor The ink level detection system further comprising:

13. The ink level detection system of claim 12, wherein the measured parameter is a measured time and the voltage is coupled to the thermistor through the thermally exposed electrical conductor by the switch during the measured time. .

17. The ink level detection system of claim 16, wherein the digital controller is adapted to correlate the averaged time to a predetermined value by averaging a predetermined number of measured times.

13. The method of claim 12,
A second thermistor coupled to the ink reservoir to detect an operating temperature of the ink reservoir; And
Further comprising a digital controller coupled to the second thermistor and adapted to generate the threshold voltage with reference to the operating temperature by the second thermistor.